CN103373826B - 一种利用铁尾矿制备低碳水泥熟料的方法 - Google Patents

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张睿
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Abstract

本发明提供了一种利用铁尾矿制备低碳水泥熟料的方法，该方法是以铁尾矿和石灰石作为主要原料在低于1400℃时烧成的低碳水泥熟料。该低碳水泥熟料的矿物组成中硅酸二钙70％～85％，硅酸三钙5％～15％，铝酸三钙0％～5％，铁铝酸四钙4％～15％。原料中铁尾矿掺量最高可达32％，另外烧成温度比传统硅酸盐水泥熟料的烧成温度1450℃降低50～150℃，CO2以及以NOx为主的其他温室气体排放量比生产传统水泥排放的温室气体降低20％左右。利用低碳水泥熟料制备的水泥28天强度可达65MPa～75MPa，强度等级达到62.5水平，水泥胶砂扩展度可达到135mm～200mm，水泥水化热较低，安定性良好，工作性能优良。

Description

一种利用铁尾矿制备低碳水泥熟料的方法
技术领域
本发明涉及到制备水泥熟料的技术领域。具体地讲，涉及到一种利用铁尾矿制备低碳水泥熟料的方法。
背景技术
铁尾矿是选矿厂将铁矿石磨细并选取有用组分后所排放的废弃物，其主要化学成分以硅、铝、铁、镁、钙的氧化物为主。铁尾矿的堆存不仅占用大量土地资源，而且造成了严重的环境污染。目前，铁尾矿作为一种二次资源，大规模的、有效的利用途径很少，利用率非常低。
生产硅酸盐水泥的原材料主要是石灰质、粘土及其校正原料，水泥熟料的主要矿物成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。通常硅酸三钙占矿物组成的50～60％，硅酸二钙占20～25％，铝酸三钙占5～10％，铁铝酸四钙占10～15％。虽然铁尾矿的主要化学成分适合作为生产水泥熟料的原材料，但是在现有研究文献中未见水泥生料中铁尾矿掺量达15％以上，且烧结温度低于1400℃、以CO2为主的温室气体排放量降低20％左右、28天强度等级达62.5的低碳水泥熟料的文献或专利。
发明内容
本发明的目的是大量利用铁尾矿替代全部硅质原料和铁质原料配制水泥生料，生产一种烧成温度低、强度等级高的低碳水泥熟料。
实现本发明的一种利用铁尾矿制备低碳水泥熟料的方法是：以铁尾矿和石灰石一起配制水泥生料，掺入或不掺入矿化剂，在低于1400℃时烧成的低碳水泥熟料。
实现本发明的方法步骤是：
1、首先进行原料选取：
铁尾矿：SiO2、Al2O3和Fe2O3重量百分含量分别为58～85％、4～15％和4～12％；
石灰石：CaO重量百分含量48～56％；
矿化剂：天然石膏、脱硫石膏、萤石、硼化物、磷的氧化物中的一种或几种的混合物。
2、原料选定后按下列重量(％)配制：
铁尾矿14～32；
石灰石67～85；
矿化剂0～4.5。
3、原料选定后其工艺步骤为：
原料混匀后进行粉磨，粉磨后粒径要求0.08mm方孔筛筛余小于15％，然后在1300～1400℃温度条件下煅烧10～40分钟，冷却后便得到本发明的低碳水泥熟料。低碳水泥熟料的矿物组成中硅酸二钙70％～85％，硅酸三钙5％～15％，铝酸三钙0％～5％，铁铝酸四钙4％～15％。
将得到的低碳水泥熟料加入2％～6％天然石膏进行粉磨，粉磨后粒径要求0.08mm方孔筛筛余小于10％，比表面积不小于300m2/Kg，即制备出高强度等级、低水化热、流动性好的低碳水泥。
本发明是基于以下原理：
所用铁尾矿其化学成分基本符合水泥生料对粘土质原料及铁质校正料的要求，SiO2含量较高，而Al2O3、Fe2O3略低于硅酸盐水泥熟料生产一般所需水平。本发明中水泥熟料石灰饱和系数显著低于传统硅酸盐水泥熟料的石灰饱和系数，水泥熟料硅率显著高于传统硅酸盐水泥。通过将铁尾矿与石灰石进行配合，掺入矿化剂可以在较低温度生产出一种硅酸二钙含量较高的低碳水泥熟料。该水泥熟料具有较高强度等级，所制备的水泥水化热低、水泥砂浆流动性能优良。同时，降低石灰石用量可以减少CO2排放，较低烧成温度不仅可以降低煤粉用量，同时减少了CO2和NOx的排放量。
本发明的显著优点是：
1.铁尾矿掺配比高，最高可达水泥原料30％以上。
2.该低碳水泥熟料的烧成温度比传统硅酸盐水泥熟料的烧成温度1450℃降低50～150℃，CO2以及以NOx为主的其他温室气体排放量比生产传统水泥排放的温室气体降低20％左右。
3.利用本发明的低碳水泥熟料制备的水泥28天强度可达65MPa～75MPa，强度等级达到62.5水平，水泥胶砂扩展度可达到135mm～200mm，水泥水化热较低，安定性良好，工作性能优良。
具体实施方式
实施例：
1、首先进行原料选取：
铁尾矿：SiO2、Al2O3和Fe2O3重量百分含量分别72.40％、7.84％和7.80％；
石灰石：CaO重量百分含量53.67％；
矿化剂：天然石膏与萤石按重量比为10∶1配制的混合物。
2、原料选定后按下列重量(％)配制：
铁尾矿24.7
石灰石71.8
矿化剂3.5
3、原料选定后其工艺步骤为：
首先将步骤2所述原料混匀后粉磨至粒径达到0.08mm方孔筛筛余10％，然后在1380℃温度条件下煅烧20分钟，冷却后便得到本发明的低碳水泥熟料。

Claims (3)

1.一种利用铁尾矿制备低碳水泥熟料的方法，其特征在于：
(1)首先进行原料选取：
铁尾矿：SiO2、Al2O3和Fe2O3重量百分含量分别72.40％、7.84％和7.80％；
石灰石：CaO重量百分含量53.67％；
矿化剂：天然石膏与萤石按重量比为10∶1配制的混合物；
(2)原料选定后按下列重量(％)配制：
铁尾矿24.7；
石灰石71.8；
矿化剂3.5。
2.根据权利要求1所述的一种利用铁尾矿制备低碳水泥熟料的方法，其特征在于：原料选定后其工艺步骤为：
首先将原料混匀后粉磨至粒径达到0.08mm方孔筛筛余10％，然后在1380℃温度条件下煅烧20分钟，冷却后便得到低碳水泥熟料。
3.根据权利要求1所述的一种利用铁尾矿制备低碳水泥熟料的方法，其特征在于：低碳水泥熟料的矿物组成中硅酸二钙70％～85％，硅酸三钙5％～15％，铝酸三钙0％～5％，铁铝酸四钙4％～15％。
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